Zastosowanie metody bilansu energetycznego do diagnozowania kanału przepływowego turbinowego silnika odrzutowego

• Autorzy: Orkisz M. , Jakubowski R.
• Konferencja: ENERGETYKA 2004 / International Scientific and Technical Conference [3; 2004; Wrocław, Poland]
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono metodę bilansu energetycznego rozszerzoną o analizę przyrostu entropii do badań procesów wewnętrznych w silniku. Analizę strat przepływowo-ciepłnych w silniku przeprowadzono graficznie na wykresie Sankey'a oraz wykresie i-s. Omówiono model obliczeniowy silnika zbudowany dk celów badań wpływu obniżenia jakości procesów wewnętrznych w zespołach silnika na jego właściwości eksploatacyjne. Na podstawie wyników badań stanowiskowych silnika SO-3 dokonano weryfikacji modelu. Następnie przedstawiono wyniki badań wpływu obniżenia jakości procesów wewnętrznych w silniku na jego właściwości użjtkowe.Wstep Bilans energii oparty na I zasadzie termodynamiki wsparty bilansem masy i pędu pozwala opisać zjawiska występujące w silniku. Jednakże podczas oceny jakości procesów wewnętrznych nie jest wystarczający, ze względu na to, że nie wszystkie straty występujące w silniku powodują zmianę energii. Dotyczy to przede wszystkim strat hydraulicznych, które uwydatniają się dopiero w ocenie całości procesu energetycznego w parametrze określającym stosunek ilości ciepła odprowadzonego z silnika do energii kinetycznej strumienia spalin wylotowych [2] [4]. Ze względu na to coraz częściej wskazuje się, że do poprawnej analizy i interpretacji procesów wewnętrznych w silniku klasyczna metoda energetyczna nie jest wystarczająca. Natomiast np. pracach [5] [6] wskazuje się na metodę bilansu egzergii, jako bardziej właściwą do oceny strat nie tylko samego silnika, ale także całego samolotu. Jej zaletą jest bowiem to, że pozwala oszacować straty egzergii indywidualnie dla każdego zespołu. Jednak komplikuje ona znacząco model silnika, ze względu na to, że za poziom odniesienia przyjmuje się w niej stan energetyczny otoczenia zdefiniowany zarówno przez parametry termodynamiczne (temperaturę i ciśnienie) jak również jego skład chemiczny [7]. Natomiast w turbinowym silniku odrzutowym zmiany składu chemicznego czynnika roboczego są nieznaczne (ł_KS wynosi 0,018-0,025) i pominięcie strat egzergii chemicznej powoduje niewielkie różnice w otrzymanym wyniku. Dlatego w pracy zaproponowano inne podejście do oceny procesów wewnętrznych w silniku, gdzie klasyczną metodę bilansu energii opartą na I-ej zasadzie termodynamiki rozszerzono o analizę przyrostu entropii wynikającego z II-ej zasady termodynamiki. Do analizy graficznej procesów wewnętrznych w silniku wykorzystano wykres Sankey'a i wykres i-s.

Słowa kluczowe

PL

silnik odrzutowy turbinowy; kanał przepływowy silnika; diagnozowanie; bilans energetyczny

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Systems : journal of transdisciplinary systems science
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 9, Sp. 2/2
• Strony: 788--797
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Orkisz M.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Samolotów i Silników Lotniczych

autor

Jakubowski R.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Samolotów i Silników Lotniczych

Bibliografia

• [1] BALICKI W., SZCZECIŃSKI S., Diagnozowanie lotniczych silników turbinowych, Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa, Warszawa, 2001.
• [2] JAKUBOWSKI R. ORKISZ M., Ocena charakterystyk eksploatacyjnych jednoprzepływowego turbinowego silnika odrzutowego z wykorzystaniem metody bilansu energetycznego, 27th International Scientific Conference on Combustion Engines, KONES 2001, Jastrzębia Góra, 2001.
• [3] JAKUBOWSKI R. ORKISZ M., Wpływ zmian sprawności procesów przepływowo-cieplnych w turbinowym silniku odrzutowym na jego charakterystyki użytkowe, Eksploatacja i Niezawodność No 2(14)/2002, pp. 4-25, 2002.
• [4] ORKISZ M. I IN., Podstawy doboru turbinowych silników odrzutowych do płatowca, Biblioteka Naukowa Instytutu Lotnictwa, Warszawa 2002.
• [5] FIGLIOLA R., S. I IN., Exergy Approach to Decision-Based Design of Integrated Aircraft Thermal Systems, Journal of Aircraft, Vol. 40 No. 1, pp. 49-55 January-February 2003.
• [6] ROTH B. A., MAVRIS D. N., Generalized Model for Vehicle Thermodynamic boss Management, Journal of Aircraft, Vol. 40 No. 1, pp. 62-69, January-February 2003.
• [7] SZARGUT J. I IN., Exergy analysis of thermal, chemical and metallurgical processes, Hemisphere Publishing Corporation, London 1988.